Quán tính là tính chất đặc trưng cho sự cản trở của các đối tượng có khối lượng đối với bất kỳ sự thay đổi nào về vận tốc của nó. Điều này bao gồm những thay đổi đối với tốc độ hoặc hướng chuyển động của đối tượng. Một khía cạnh của tính chất này là xu hướng của các vật thể tiếp tục chuyển động trên một đường thẳng với tốc độ không đổi, khi không có lực nào tác động lên chúng.
Quán tính là một trong những biểu hiện cơ bản của khối lượng, là một tính chất định lượng của các hệ vật chất. Isaac Newton đã định nghĩa quán tính là định luật đầu tiên của ông trong cuốn Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, trong đó tuyên bố:
The vis insita, or innate force of matter, is a power of resisting by which every body, as much as in it lies, endeavours to preserve its present state, whether it be of rest or of moving uniformly forward in a straight line.[1]
Trong cách sử dụng phổ biến, thuật ngữ “quán tính” có thể đề cập đến “lực cản thay đổi vận tốc” của một vật thể hoặc cho các thuật ngữ đơn giản hơn, “lực cản đối với sự thay đổi chuyển động” (được định lượng bằng khối lượng của nó) hoặc đôi khi là động lượng, tùy thuộc vào ngữ cảnh. Thuật ngữ “quán tính” được hiểu đúng hơn là viết tắt của “nguyên lý quán tính” như được Newton mô tả trong định luật chuyển động đầu tiên của ông: một vật không chịu bất kỳ ngoại lực thuần nào sẽ chuyển động với vận tốc không đổi. Vì vậy, một vật thể sẽ tiếp tục chuyển động với vận tốc hiện tại của nó cho đến khi một lực nào đó làm cho tốc độ hoặc hướng của nó thay đổi.
Bạn đang đọc: Quán tính – Wikipedia tiếng Việt
Trên bề mặt Trái đất, quán tính thường bị che bởi lực mê hoặc và ảnh hưởng tác động của lực ma sát và lực cản của không khí, cả ba đều có khuynh hướng làm giảm vận tốc của những vật hoạt động ( thường là đến điểm dừng lại ). Điều này đã đánh lừa triết gia Aristotle khi tin rằng những vật thể sẽ chỉ hoạt động khi có lực tính năng lên chúng. [ 2 ] [ 3 ]Nguyên lý quán tính là một trong những nguyên tắc cơ bản trong vật lý cổ xưa vẫn được sử dụng cho đến ngày này để diễn đạt hoạt động của những vật thể và cách chúng bị ảnh hưởng tác động bởi những lực công dụng lên chúng .
Lịch sử tăng trưởng khái niệm[sửa|sửa mã nguồn]
Hiểu biết khởi đầu về hoạt động[sửa|sửa mã nguồn]
Trước thời kỳ Phục hưng, kim chỉ nan hoạt động được gật đầu thoáng rộng nhất trong triết học phương Tây dựa trên Aristotle, người vào khoảng chừng năm 335 trước Công nguyên đến năm 322 trước Công nguyên đã nói rằng, trong trường hợp không có động cơ bên ngoài, toàn bộ những vật thể ( trên Trái đất ) sẽ dừng lại và rằng những vật đang hoạt động chỉ liên tục hoạt động chừng nào có một sức mạnh gây ra cho chúng. Aristotle lý giải hoạt động liên tục của những viên đạn, được tách ra khỏi máy chiếu của chúng, bởi ảnh hưởng tác động của môi trường tự nhiên xung quanh, liên tục hoạt động của đường đạn theo một cách nào đó. [ 4 ] Aristotle Tóm lại rằng hoạt động mãnh liệt như vậy trong khoảng chừng không là không hề. [ 5 ]Bất chấp sự gật đầu chung của nó, khái niệm hoạt động của Aristotle đã bị những nhà triết học nổi tiếng tranh cãi nhiều lần trong gần hai thiên niên kỷ. Ví dụ, Lucretius ( theo sau, có lẽ rằng là Epicurus ) đã nói rằng ” trạng thái mặc định ” của vật chất là hoạt động, không phải là ngưng trệ. [ 6 ] Vào thế kỷ thứ 6, John Philoponus đã chỉ trích sự xích míc giữa cuộc bàn luận của Aristotle về đường đạn, nơi phương tiện đi lại giữ đường đạn và cuộc bàn luận của ông về khoảng chừng không, nơi phương tiện đi lại cản trở hoạt động của khung hình. Philoponus đề xuất kiến nghị rằng hoạt động không được duy trì bởi ảnh hưởng tác động của thiên nhiên và môi trường xung quanh, mà bởi một số ít đặc tính được truyền cho vật thể khi nó hoạt động. Mặc dù đây không phải là khái niệm quán tính văn minh, vì vẫn cần một sức mạnh để giữ một khung hình hoạt động, nó đã chứng tỏ một bước cơ bản theo hướng đó. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Quan điểm này đã phản đối can đảm và mạnh mẽ bởi Averroes và nhiều kinh viện triết gia ủng hộ Aristotle. Tuy nhiên, quan điểm này không bị thử thách trong quốc tế Hồi giáo, nơi Philoponus đã có 1 số ít người ủng hộ, những người đã tăng trưởng thêm ý tưởng sáng tạo của mình .Trong thế kỷ 11, nhà bác học người Ba Tư Ibn Sina ( Avicenna ) công bố rằng một viên đạn trong chân không sẽ không dừng lại trừ khi có lực ảnh hưởng tác động lên nó. [ 10 ]
Lý thuyết về động lực[sửa|sửa mã nguồn]
Vào thế kỷ 14, Jean Buridan đã bác bỏ quan điểm cho rằng một đặc tính tạo ra chuyển động, mà ông đặt tên là động lực, sẽ tiêu tan một cách tự nhiên. Quan điểm của Buridan là một vật thể chuyển động sẽ bị bắt giữ bởi lực cản của không khí và trọng lượng của cơ thể chống lại lực đẩy của nó.[11] Buridan cũng duy trì rằng động lực tăng dần theo tốc độ; do đó, ý tưởng ban đầu của ông về động lực giống với khái niệm hiện đại về động lượng. Mặc dù những điểm tương đồng rõ ràng để những ý tưởng hiện đại hơn của quán tính, Buridan thấy lý thuyết của ông như chỉ có một thay đổi triết lý cơ bản của Aristotle, duy trì nhiều người khác có quan điểm thuộc về triết học, trong đó có niềm tin rằng vẫn còn một sự khác biệt cơ bản giữa một đối tượng trong chuyển động và một đối tượng ở phần còn lại. Buridan cũng tin rằng xung lực có thể không chỉ là tuyến tính mà còn có thể là hình tròn trong tự nhiên, khiến các vật thể (chẳng hạn như các thiên thể) chuyển động theo đường tròn.
Suy nghĩ của Buridan được tiếp nối bởi học trò của ông là Albert ở Sachsen ( 1316 – 1390 ) và những thành viên nhóm Máy tính của Oxford, những người đã thực thi nhiều thí nghiệm khác nhau làm suy yếu thêm quan điểm cổ xưa của Aristoteles. Đến lượt mình, khu công trình điều tra và nghiên cứu của họ lại được Nicole Oresme, người đi tiên phong trong việc chứng tỏ những định luật hoạt động dưới dạng đồ thị .Không lâu trước kim chỉ nan quán tính của Galileo, Giambattista Benedetti đã sửa đổi triết lý động lực ngày càng tăng để chỉ tương quan đến hoạt động thẳng :
” … [ Any ] portion of corporeal matter which moves by itself when an impetus has been impressed on it by any external motive force has a natural tendency to move on a rectilinear, not a curved, path. ” [ 12 ]
Benedetti trích dẫn chuyển động của một tảng đá trong một rãnh trượt như một ví dụ về chuyển động thẳng vốn có của các vật thể, bị ép thành chuyển động tròn.
Quán tính cổ xưa[sửa|sửa mã nguồn]
Theo nhà sử học khoa học Charles Coulston Gillispie, quán tính ” bước vào khoa học như một hệ quả vật lý của việc hình học hóa vật chất khoảng trống của Descartes, tích hợp với tính không bao giờ thay đổi của Chúa. ” [ 13 ]
Galileo GalileiNguyên lý quán tính, có nguồn gốc từ Aristotle cho ” hoạt động trong khoảng chừng không “, [ 14 ] nói rằng một vật có xu thế chống lại sự đổi khác hoạt động. Theo Newton, một vật thể sẽ đứng yên hoặc hoạt động ( tức là duy trì tốc độ của nó ) trừ khi bị ảnh hưởng tác động bởi một ngoại lực thuần, mặc dầu nó là tác dụng của lực mê hoặc, ma sát, tiếp xúc hay một số ít lực khác. Sự phân loại hoạt động của Aristoteles thành trần tục và thiên thể ngày càng trở nên khó khăn vất vả khi đương đầu với Kết luận của Nicolaus Copernicus vào thế kỷ 16, người đã lập luận rằng Trái đất không khi nào dừng lại, mà thực sự hoạt động liên tục quanh Mặt trời. [ 15 ] Galileo, trong quy trình tăng trưởng thêm quy mô Copernicus, đã nhận ra những yếu tố này với thực chất hoạt động được đồng ý lúc bấy giờ và hiệu quả là, tối thiểu một phần, đã đưa sự tái hiện diễn đạt của Aristotle về hoạt động trong khoảng chừng trống như một nguyên tắc vật lý cơ bản :
- Một vật thể chuyển động trên bề mặt bằng phẳng sẽ tiếp tục theo cùng một hướng với tốc độ không đổi trừ khi bị xáo trộn.[16]
Galileo viết rằng ” toàn bộ những trở lực bên ngoài bị vô hiệu, một vật thể nặng trên mặt phẳng hình cầu đồng tâm với toàn cầu sẽ tự duy trì trạng thái như trước đó ; nếu được đặt trong hoạt động về phía tây ( ví dụ ), nó sẽ tự duy trì ở trạng thái đó hoạt động. ” [ 17 ] Khái niệm này được những nhà sử học gọi là ” quán tính tròn ” hoặc ” quán tính tròn nằm ngang “, là tiền thân của, nhưng khác với khái niệm của Newton về quán tính trực tuyến. [ 18 ] [ 19 ] Đối với Galileo, một hoạt động là ” nằm ngang ” nếu nó không mang vật thể hoạt động về phía hoặc ra khỏi tâm toàn cầu, và so với ông, ” một con tàu, ví dụ điển hình, đã từng nhận được một động lực nào đó qua vùng biển yên tĩnh, sẽ hoạt động liên tục trên địa cầu của tất cả chúng ta mà không khi nào dừng lại. ” [ 20 ] [ 21 ]Cũng cần quan tâm rằng Galileo sau này ( năm 1632 ) đã Tóm lại rằng dựa trên tiền đề quán tính bắt đầu này, không hề phân biệt được sự độc lạ giữa một vật hoạt động và một vật đứng yên nếu không có 1 số ít tham chiếu bên ngoài để so sánh với nó. [ 22 ] Quan sát này ở đầu cuối đã trở thành cơ sở để Albert Einstein tăng trưởng triết lý tương đối hẹp .Nhà vật lý tiên phong thoát ly trọn vẹn khỏi quy mô hoạt động của Aristotle là Isaac Beeckman vào năm 1614. [ 23 ]
Khái niệm quán tính trong các tác phẩm của Galileo sau này được Isaac Newton tinh chỉnh, sửa đổi và hệ thống hóa như là định luật đầu tiên trong số các Định luật chuyển động của ông (được xuất bản lần đầu trong công trình của Newton, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, năm 1687):
- Mọi vật thể đều tồn tại trong trạng thái nghỉ ngơi, hoặc chuyển động đều theo một đường thẳng, trừ khi nó bị buộc phải thay đổi trạng thái đó bởi các lực tác động lên nó.[24]
Kể từ khi xuất bản lần đầu, Định luật Chuyển động của Newton ( và gồm có cả định luật tiên phong này ) đã trở thành cơ sở cho ngành vật lý được gọi là cơ học cổ xưa. [ 25 ]
Thuật ngữ “quán tính” được Johannes Kepler đưa ra lần đầu tiên trong Epitome Astronomiae Copernicanae [26] (xuất bản thành ba phần từ 1617–1621); tuy nhiên, ý nghĩa của thuật ngữ Kepler (mà ông bắt nguồn từ từ tiếng Latinh có nghĩa là “sự lười biếng” hoặc “sự lười biếng”) không hoàn toàn giống với cách giải thích hiện đại của nó. Kepler định nghĩa quán tính chỉ về lực cản đối với chuyển động, một lần nữa dựa trên giả định rằng nghỉ ngơi là một trạng thái tự nhiên không cần giải thích. Mãi cho đến khi công trình sau này của Galileo và Newton thống nhất giữa chuyển động và nghỉ ngơi trong một nguyên lý thì thuật ngữ “quán tính” mới có thể được áp dụng cho những khái niệm này như ngày nay.[27]
Tuy nhiên, mặc dầu đã định nghĩa khái niệm một cách tinh xảo trong những định luật hoạt động của mình, nhưng ngay cả Newton cũng không thực sự sử dụng thuật ngữ ” quán tính ” để chỉ Định luật thứ nhất của mình. Trên trong thực tiễn, bắt đầu, Newton xem hiện tượng kỳ lạ mà ông diễn đạt trong Định luật Chuyển động Đầu tiên của mình là do ” lực bẩm sinh ” vốn có trong vật chất, chống lại mọi tần suất. Với quan điểm này, và vay mượn từ Kepler, Newton đã gán thuật ngữ ” quán tính ” có nghĩa là ” lực bẩm sinh chiếm hữu bởi một vật thể chống lại những biến hóa trong hoạt động ” ; do đó, Newton định nghĩa ” quán tính ” có nghĩa là nguyên do của hiện tượng kỳ lạ, hơn là bản thân hiện tượng kỳ lạ. Tuy nhiên, những ý tưởng sáng tạo khởi đầu của Newton về ” lực điện trở bẩm sinh ” sau cuối đã trở thành yếu tố vì nhiều nguyên do, và do đó hầu hết những nhà vật lý không còn nghĩ đến những thuật ngữ này nữa. Vì không có chính sách thay thế nào được gật đầu một cách thuận tiện, và lúc bấy giờ người ta thường đồng ý rằng hoàn toàn có thể không có một chính sách nào mà tất cả chúng ta hoàn toàn có thể biết được, thuật ngữ ” quán tính ” có nghĩa đơn thuần là bản thân hiện tượng kỳ lạ, thay vì bất kể chính sách cố hữu nào. Do đó, ở đầu cuối, ” quán tính ” trong vật lý cổ xưa tân tiến đã trở thành tên gọi của cùng một hiện tượng kỳ lạ được diễn đạt bởi Định luật Chuyển động Thứ nhất của Newton, và hai khái niệm hiện được coi là tương tự .
Thuyết tương đối[sửa|sửa mã nguồn]
Lý thuyết tương đối hẹp của Albert Einstein, như được đề xuất trong bài báo năm 1905 của ông có tựa đề ” Về điện động lực học của các vật thể chuyển động “, được xây dựng dựa trên sự hiểu biết về hệ quy chiếu quán tính do Galileo và Newton phát triển. Trong khi lý thuyết mang tính cách mạng này đã thay đổi đáng kể ý nghĩa của nhiều khái niệm Newton như khối lượng, năng lượng và khoảng cách, khái niệm quán tính của Einstein vẫn không thay đổi so với ý nghĩa ban đầu của Newton. Tuy nhiên, điều này dẫn đến một hạn chế vốn có trong thuyết tương đối hẹp: nguyên lý tương đối chỉ có thể áp dụng cho hệ quy chiếu quán tính. Để giải quyết hạn chế này, Einstein đã phát triển thuyết tương đối rộng của mình (“Nền tảng của Thuyết tương đối rộng”, năm 1916), đưa ra một lý thuyết bao gồm các hệ quy chiếu không quán tính (có gia tốc).[28]
Quán tính quay[sửa|sửa mã nguồn]
Một đại lượng liên quan đến quán tính là quán tính quay (→ momen quán tính), tính chất mà một vật cứng quay duy trì trạng thái chuyển động quay đều. Mômen động lượng của nó không thay đổi, trừ khi có mômen bên ngoài tác dụng; điều này còn được gọi là bảo toàn momen động lượng. Quán tính quay thường được coi là liên quan đến một vật cứng. Ví dụ, một con quay hồi chuyển sử dụng thuộc tính mà nó chống lại bất kỳ sự thay đổi nào trong trục quay.
Source: https://tbdn.com.vn
Category: 1000 Câu Hỏi Vì Sao
